Рис. 1. Расчетная двухступенчатая схема очистки воды при наличии на каждой ступени водоподготовки только одного фильтра
Рис. 2. Расчетная схема очистки воды при наличии на каждой ступени водоподготовки нескольких параллельно работающих фильтров
В настоящее время на территории Российской Федерации все большее распространение получают современные водоочистные комплексы, состоящие из нескольких ступеней автоматических фильтров различного назначения. Регенерацию таких фильтров можно проводить исходной водой, если она не отличается слишком низким качеством. При этом, согласно действующим нормативам [1, 2], оборудование водоподготовки на первой ступени очистки следует выбирать с учетом расходов на промывку фильтров второй ступени.
Предположим, что: для приведения качественных показателей исходной воды к требованиям потребителя необходима двухступенчатая очистка; на каждой ступени очистки используется только один фильтр; промывка фильтров осуществляется водой, поступающей на фильтр. Расчетная схема для таких условий работы оборудования водоподготовки представлена на рис. 1. Определение пропускной способности коммуникаций и производительности фильтров следует вести, начиная с конечного участка технологической схемы водоподготовки, то есть с линии очищенной воды.
Фильтр второй ступени, как и все последующее оборудование для очистки воды (фильтр тонкой очистки, установка обеззараживания и т.п.), должен обеспечивать при своей номинальной производительности пропуск требуемого расхода очищенной воды:
Q2ном ≥ Qпотр. (1)
Оценивая эксплуатационные характеристики фильтра второй ступени, можно отметить, что номинальный расход воды может быть больше, меньше или равен величине промывного расхода, что может быть описано как:
Q2ном ≥ Q2пр, или (2)
Q2ном < Q2пр. (3)
При нахождении гидравлических (расходных) характеристик фильтра первой ступени возможны два варианта. Если соблюдается условие (2), то
Q1ном ≥ Q2ном, (4)
с учетом условия (1) выражение (4) может быть представлено как:
Q1ном ≥ Qпотр, (5)
если соблюдается условие (3), то
Q1max ≥ Q2пр. (6)
Выполнение условия (6) является в большинстве случаев достаточным, так как проскок загрязнений через фильтр, работающий с максимальной производительностью, может наблюдаться примерно через 30 мин. после начала работы в форсированном режиме. При этом длительность этапов промывки фильтров с максимальными величинами расходов редко превышает 30 мин.
Для определения пропускной способности линии исходной воды, а также оборудования и арматуры, установленных на ней (фильтр грубой очистки, счетчик воды, запорная арматура и т.п.), необходимо знать гидравлические (расходные) характеристики фильтра первой ступени. При этом, аналогично условиям (2) и (3), промывной расход может быть больше, равен или меньше номинального:
Q1ном ≥ Q1пр, или (7)
Q1ном < Q1пр, (8)
тогда для выполнения условий (5)–(7) достаточно, чтобы
Qисх ≥ Q1max, (9)
а для выполнения условия (8) необходимо, чтобы
Qисх ≥ Q1пр. (10)
Если по каким-либо причинам на каждой ступени очистки используются не одна, а несколько параллельно работающих установок, то определение расхода исходной воды можно производить по расчетной схеме на рис. 2. При проведении расчетов необходимо учесть следующие нормативные требования [1]: при выводе одного из фильтров второй ступени на регенерацию оставшиеся должны обеспечивать расчетную производительность данной ступени водоподготовки; оборудование водоподготовки на первой ступени очистки следует выбирать с учетом расходов на промывку фильтров второй ступени; процессы регенерации фильтров первой ступени не должны совпадать по времени с регенерацией фильтров второй ступени.
Кроме того, предполагается, что на каждой ступени водоподготовки используются одинаковые параллельно работающие фильтры. Расчет начинается с линии очищенной воды, по которой отводится очищенная вода расходом Qпотр. Фильтр тонкой очистки, установка ультрафиолетового обеззараживания, а также комплекс дозирования реагентов подбираются на эту производительность. Номинальная производительность одного фильтра на второй ступени водоподготовки:
Q2ном ≥ Qпотр/(n2 – 1), (11)
где выражение (n2 – 1) учитывает то, что один из фильтров второй ступени находится на регенерации. Максимальное количество воды, которое должно быть подано на вторую ступень очистки, можно определить из условий (2) или (3).
Если Q2ном ≥ Q2пр, то
Q1ном n1 ≥ Qпотр, (12)
или если Q2пр > Q2ном, то
Q1max n1 ≥ [Q2ном (n2 – 1) + Q2пр]. (13)
Тогда номинальная или максимальная производительность фильтров первой ступени составит следующую величину, при Q2ном ≥ Q2пр:
Q1ном ≥ Qпотр /n1, (14)
при Q2пр > Q2ном
Q1max ≥ [Q2ном(n2 – 1) + Q2пр] /n1. (15)
Максимальный расход воды, поступающей на первую ступень очистки, также зависит от соотношений номинального Q1ном и промывного Q1пр расходов, описываемых выражениями (7) и (8).
Если Q1ном ≥ Q1пр,
то Qисх ≥ Q1ном n1, (16)
а если Q1ном < Q1пр,
то Qисх ≥ [Q1ном(n1 – 1) + Q1пр], (17)
где выражение (n1 – 1) учитывает то, что один из фильтров первой ступени находится на регенерации.
Выводы
- При прохождении воды по сооружениям технологической схемы водоподготовки ее расход меняется от наибольшего значения Qисх до наименьшего Qпотр.
- Фильтр грубой очистки и счетчик воды следует подбирать по величине расхода исходной воды Qисх, фильтр тонкой очистки, установку ультрафиолетового обеззараживания и комплекс дозирования реагента — по величине расхода очищенной воды Qпотр.
- Расчетный расход воды, поступающей на i-ю ступень водоподготовки, зависит от соотношения номинального Q(i + 1)ном и промывного Q(i + 1)пр расходов фильтра, установленного на последующей (i + 1)-й ступени.
